大幅面多路合成全息图复制系统的研究

多路合成彩虹全息图可以在白光点光源照射下显现出360°伴有动作的立体影像,在许多领域具有广阔的应用前景。为适应市场的需求,研制了多路合成彩虹全息图复制设备和适用于复制多路合成彩虹全息图的超微粒卤化银全息胶片。对多路合成全息图和一般彩虹全息图再现时表面光强分布进行了研究和分析;介绍了多路合成彩虹全息图复制设备和适用于复制多路合成彩虹全息图的超微粒卤化银全息胶片的特性。使用研制的系统和全息胶片复制出的360°的圆筒状多路合成彩虹全息图不仅噪声低,而且衍射效率高。该系统使批量制作多路合成彩虹全息图的工效提高了几十倍。     

应用纵向分区彩虹全息术合成断层图像的三维消色像

报道了应用纵向分割多狭缝曝光彩虹全息术合成多幅断层图像为三维消色像的方法及其实验结果。通过将主全息图记录狭缝按纵向分割并结合使用循环分割和色散补偿光栅 ,实现了在较高的分辨率和较低色模糊的多幅断层像的白光三维消色像的合成 ,并提高了再现像的视觉亮度、视场和立体感。     

空间滤波合成狭缝彩虹全息术假彩色编码

采用空间滤波合成狭缝彩虹全息术对二维透射物进行假彩色编码。记录二维透射物的不同空间频谱所对应的物象时，参考光处于不同的传播方向，同时将透镜平移，全息图在白光再现时就出现不同颜色。     

计算机与光学相结合的动态彩虹全息研究

提出一种将数字全息术和传统光学全息结合的方法制作动态全息图。首先通过三维扫描仪获得实际三维物体不间姿态的物光分布数据,然后利用计算机全息技术获得高质量的二步彩虹中的主全息图H1,最后再用光学的方法得到彩虹全息图。该技术充分利用了计算全息技术的灵活性,同时解决了视角和白光再现的问题,获得了较好的实验结果。     

预置狭缝法彩虹全息图视角的理论分析

对用预置狭缝法和带平面反射镜的预置狭缝法制作的彩虹全息图的视角问题作了详细的讨论。提出了既可以保证能量利用率,又可以进一步扩大再现视角的简单方法——斜放平面反射镜的预置狭缝法。对平面镜的最佳位置及所能具有的最大视角进行了分析和讨论,给出了相应的计算公式。讨论了上述几种方法的使用条件及所受限制,并比较了在某些情况下各自的最大视角。另外定义了有效再现狭缝的概念,以区别于通常的再现狭缝     

基于硅基液晶的空分复用彩色全息显示研究

彩色全息显示是全息显示的一个重要研究目标。研究了使用RGB三色激光的彩色全息显示技术,提出基于空分复用的彩色全息显示方法。全息光电再现像的成像区域大小和成像区域中心位置依赖于RGB三色激光的波长,通过调节RGB三色分量原图大小以及加载数字闪耀光栅实现RGB三色再现图像分量区域大小和成像中心的重合。基于空分复用的方法建立了彩色全息显示系统,最终的彩色全息显示系统利用空间光调制器加载计算生成的24bit全息图再现彩色图像。实验结果验证了该方法的可行性。     

Distortion Compensation of Reconstructed Hologram Image in Digital Holographic Display Based on Viewing Window

A holographic display based on a viewing window enables the converging of a reconstruction wave into a viewing window by means of an optical system. Accordingly, a user can observe a reconstructed hologram image, even with a small diffraction angle. It is very difficult to manufacture an optical system with no aberrations; thus, it is inevitable that a certain amount of wave aberrations will exist. A viewing‐window‐based holographic display, therefore, always includes distortions in an image reconstructed from a hologram pattern. Compensating the distortions of a reconstructed image is a very important technical issue because it can dramatically improve the performance when reconstructing a digital three‐dimensional content image from a hologram pattern. We therefore propose a method for suppressing image distortion by measuring and compensating the wave aberration calculated from a Zernike polynomial, which can represent arbitrary wave aberrations. Through our experimental configuration using only numerical calculations, our proposed method decreased the reconstructed image distortion by more than 28%.     

边缘照明周视彩虹全息术及其像质分析

提出了一种用波导全息光栅作照明器的边缘照明周视彩虹全息图,这种全息图兼有波导全息图和周视彩虹全息图的优点。使平板周视彩虹全息图的再现结构极为紧凑,其观察方便、灵活。讨论了边缘照明周视彩虹全息图的色模糊。     

无狭缝计算全息图的白光再现

利用彩虹全息是实现白光全息的常用方法,由于记录过程中引入狭缝使得再现像的视场非常狭小,且只有水平视差。在计算全息中模拟无狭缝记录,通过博奇编码获得菲涅耳全息图,以视频信号输入液晶板(LCD)显示,在白色发光二极管(LED)照明下获得同时具有水平和垂直视差的彩色全息再现像,大小为15 mm×15 mm。调整物面采样间距和滤波小孔孔径以减小色模糊、提高再现光的空间相干性,获得的白光再现像与彩虹全息图的再现像相比,前者虽然牺牲了一定的像质,但垂直视场角远大于后者,且整个系统简单紧凑、操作方便,再现像视场范围大,利于观察和接收,另外宽光谱光源和空间光调制器的使用为实现实时三维彩色全息打下了基础。     

Digital Holographic Display System with Large Screen Based on Viewing Window Movement for 3D Video Service

A holographic display system with a 22‐inch LCD panel is developed to provide a wide viewing angle and large holographic 3D image. It is realized by steering a narrow viewing window resulting from a very large pixel pitch compared to the wave length of the laser light. Point light sources and a lens array make it possible to arbitrarily control the position of the viewing window for a moving observer. The holographic display provides both eyes of the observer with a holographic 3D image using two vertically placed LCD panels and a beam splitter to support the holographic stereogram.     

一维散射屏无狭缝彩虹全息术

本文提出利用一维散射屏取代毛玻璃和实狭缝,实现二维透明片的一步无狭缝彩虹全息;用傅里叶光学分析了其原理;利用一维光栅并采用准4f光学系统拍摄得到了比较满意的彩虹全息图。     

高分辨率多视点动态全息3D显示

提出了一种高分辨率多视点动态全息3D显示方法,观看视点位置变化时,观看者能够看到连续变化的3D效果。在进行全息图计算时,首先根据针孔阵列投影模型,渲染3D动画中每一帧3D模型的光场图像序列;然后从已渲染的多组光场图像序列中抽取对应视角信息的光场图像进行融合,得到融合后的动态光场图像序列;在进行全息图编码时,以动态光场图像序列中的一帧图像作为物光振幅,以来自于针孔的发散球面波的相位作为物光相位,引入平面参考光进行编码,得到一个单元全息图。由于每个单元全息图的计算是相互独立的,因此在计算过程中使用并行加速计算,实现了尺寸为32 mm×32 mm、分辨率为100000 pixel×100000 pixel的高分辨率全息图,其光场图像融合和全息编码的时间仅需27 min。光学再现结果证明了该方法的可行性。所提出的高分辨率多视点动态全息3D显示方法在全息包装和3D广告等领域具有广泛的应用前景。     

时空复用法实现傅里叶计算全息图的彩色显示

为实现傅里叶计算全息图的真彩色显示,本文提出了一种时空复用方法。首先对一幅彩色场景进行红绿蓝分色,并按照一定的比例对三色场景进行缩放处理,实现真彩色再现像的色差补偿;然后制作3幅具有特定结构的全息图,将3幅全息图轮流加载到空间光调制器上,通过时空复用保证了彩色再现像信息的完整性;最后通过使用滤光片,实现以白光LED作为再现光源的真彩色全息显示。结果验证了所提出方法的可行性。     

假彩色编码分数傅里叶变换彩虹全息图

提出了假彩色编码分数傅里叶变换彩虹全息图 ,并对其再现像的位置、大小、编码色的设计进行了讨论。基于再现像的位置、大小与记录系统分数阶有关 ,其编码颜色既与狭缝位置又与记录系统和再现系统的分数阶有关的特性 ,可建立一种新的防伪全息术。     

全视差彩虹全息色模糊分析

对用光栅制作的全视差彩虹全息再现像的色模糊进行了定量分析,得出在固定点观察时进入眼瞳波长范围引起的像点纵向和横向位移,指出当像点位于全息图平面时,色模糊为 0。     

一步法大景深反射全息图

本文对反射全息图白光再现时由于光谱展宽造成的像模糊进行具体的几何分析,在此基础上提出了大景深反射全息图,并在旁轴近似条件下推导出它的景深表达式.实验上,利用一步法制作了一张景深为63厘米的大景深反射全息图,在普通点光源再现下获得了观察效果很好的大景深再现像.优于大景深彩虹全息图的是,大景深反射全息图具有更强的景深表达能力,更大的视场和自由的视差,再现像的立体感非常强烈.这些优点在计算和实验结果中得以充分体现.     

利用液晶光阈记录像面彩虹全息

本文提出了利用液晶光阀的干相图像记录相面彩虹全息的方法,借助液晶光阈的非相干－相干图像转换性能,利用计算机设计合成全息的分色图像,通过改变物光会聚点的位置来改变物光的方向,在同干板上多次曝光记录合成全息图像,白光源再现时,可再现出合成的彩虹全息图像。     

Reducing speckle artifacts in digital holography through programmable filtration

We propose a speckle reduction technique in electronic holographic display systems, where digital micro‐mirror array devices are used as spatial light modulators. By adopting a programmable filtration in a general 4‐f optic configuration, it is shown that the signal spectrum components in the frequency domain of a viewing‐window‐based holographic display system can be selectively filtered. Compared to the widely utilized single‐sideband filtration techniques in electronic holographic display systems, our proposed programmable filtration can be utilized to effectively reduce the speckles in the reconstruction of point‐cloud‐based computer‐generated holograms. Experimental results are presented to verify our proposed concept.     

一种新的预置狭缝法制作彩虹全息图

提出一种新的“预置狭缝法”制作彩虹全息图。该方法除可使光能利用率大幅度提高外，还易制作具有较大视角的彩虹全息图。     

单凹面镜一步周视彩虹全息术

提出一种简便实用的一步周视彩虹全息方法,只需用单个凹面镜成像,便能一步记录可360°观察的平板彩虹全息图。给出了获得重现正像的条件,讨论了全息像差的影响,并提出了减小甚至消除全息像差的方法。